WO2009000654A1 - Verfahren zum betrieb einer brennkraftmaschine mit variabler ventilsteuerung - Google Patents

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Helge Frauenkron
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a method for operating an internal combustion engine having a plurality of combustion chambers, wherein the combustion chambers perform during operation of the internal combustion engine torque contributions to the resulting engine torque of the internal combustion engine and each combustion chamber is assigned at least one inlet valve, which is controlled on the basis of a predetermined Ventilhubkurve which is selectable from a plurality of valve lift curves.
  • the intake valves are usually actuated with camshafts having a plurality of cams and with them at a certain one
  • Ventilhubkurve is given by the shape of the cam, which can be realized when using different cam profiles in a single internal combustion engine for these different valve lift curves.
  • Internal combustion engine is also referred to as an internal combustion engine with variable valve timing.
  • An internal combustion engine with variable valve timing is known from DE 102 42 115 Al. This comprises a plurality of cylinders, each having a combustion chamber in which fuel is admitted via an associated inlet valve.
  • the inlet valve is controlled by a camshaft, which has two paired cams per intake valve with different cam profiles, each of which realize a predetermined Ventilhubkurve.
  • the camshaft is axially displaced in its longitudinal direction, so that between the cam with different cam profiles, a mechanical switchover takes place and thus between the valve lift curves realized by these.
  • a method for operating an internal combustion engine having a plurality of combustion chambers the combustion chambers, during operation of the internal combustion engine, making torque contributions to the resulting engine torque of the internal combustion engine.
  • Each combustion chamber is associated with at least one inlet valve which is controlled based on a predetermined Ventilhubkurve which is selectable from a plurality of Ventilhubkurven.
  • the torque contribution of each combustion chamber is selected for a subsequent ignition cycle such that a deviation of a moving average of the torque contributions of all combustion chambers over a plurality of successive ignition cycles from a predetermined torque setpoint is minimized.
  • the invention enables a substantially torque-neutral changeover from the first to the second valve lift curve.
  • the first valve lift curve gives a first maximum lift and the second valve lift curve a second maximum lift, the second maximum lift being smaller than the first maximum lift.
  • the valve lift is preferably carried out separately for each combustion chamber and takes place for at least two combustion chambers in different ignition cycles.
  • Each combustion chamber is preferably supplied with a predetermined fresh air charge in each ignition cycle, which is required to generate a predetermined torque contribution through the combustion chamber.
  • the predetermined fresh air charge can be determined in each case as a function of an ignition angle efficiency of the combustion chamber.
  • the torque contributions of the combustion chambers are determined on the basis of a characteristic field.
  • the family of characteristics is based on possible state variables of the internal combustion engine, wherein the state variables include at least load and / or speed of the internal combustion engine.
  • the characteristic curve field preferably provides settings with which the suitable torque contributions can be set, wherein the settings for a specific torque contribution comprise at least one required valve lift curve and a required ignition angle efficiency.
  • the use of the characteristic field allows a quick and easy determination of the moment contributions of the combustion chambers.
  • the problem mentioned at the outset is also solved by a computer program for carrying out a method for operating an internal combustion engine having a plurality of combustion chambers.
  • the combustion chambers make torque contributions to the resulting engine torque of the internal combustion engine during operation of the internal combustion engine.
  • Each combustion chamber is associated with at least one inlet valve, which is driven on the basis of a predetermined valve lift curve, which is selectable from a plurality of Ventilhubkurven.
  • the computer program selects at a Ventilhubum- switching from a first Ventilhubkurve to a second Ventilhubkurve the torque contribution of each combustion chamber for a subsequent ignition cycle such that a deviation of a moving average of the torque contributions of all combustion chambers over several consecutive ignition cycles is minimized by a predetermined torque setpoint.
  • an internal combustion engine having a plurality of combustion chambers, the combustion chambers, during operation of the internal combustion engine, making torque contributions to the resulting engine torque of the internal combustion engine.
  • Each combustion chamber is associated with at least one inlet valve which is controlled based on a predetermined Ventilhubkurve which is selectable from a plurality of Ventilhubkurven.
  • the torque contribution of each combustion chamber is selectable for a subsequent ignition cycle to minimize a deviation of a moving average of the torque contributions of all combustion chambers over a plurality of consecutive ignition cycles from a predetermined torque setpoint.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an internal combustion engine with variable valve timing
  • Fig. 2 is a schematic representation of an exemplary cam pair of the camshaft of Fig. 1;
  • Fig. 3 is a schematic representation of Ventilhubkurven that can be realized with the cam pair of Figure 2;
  • FIG. 4 is a diagram illustrating torque contributions of combustion chambers of an internal combustion engine at different valve lift curves
  • FIG. 6 is a diagram illustrating torque contributions generated according to the invention in a valve lift switch according to the invention.
  • FIG. 7 is a graph of a moving average of the torque contributions of all the combustion chambers of the internal combustion engine of FIG. 1 over several consecutive ignition cycles.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an internal combustion engine 10 with a plurality of cylinders, of which only one is shown in FIG. 1, which encloses a combustion chamber 12. This combustion air is supplied via an inlet valve 14 and an intake pipe 16. An injector 18 injects fuel into the intake manifold 16. The fuel is provided by a fuel system 20. A throttle valve 22 allows a narrowing of the cross section of the intake pipe 16. The air mass, which is sucked in by the intake pipe 16, is detected by an HFM sensor 24.
  • the combustion exhaust gases are discharged from the combustion chamber 12 via an exhaust valve 26 into an exhaust pipe 28.
  • a located in the combustion chamber 12 fuel-air mixture is ignited by a spark plug 30, which in turn is driven by an ignition system 32.
  • a piston (not shown) is connected to a crankshaft 34 shown symbolically via a connecting rod (also not shown). their Angular position and speed is tapped by a sensor 36.
  • the intake valve 14 is actuated by an intake camshaft 38 and the exhaust valve 26 by an exhaust camshaft 40.
  • actuators 42 and 44 the camshafts 38 and 40 can be adjusted in a manner to be shown in more detail.
  • the current angular position of the intake camshaft 38 is detected by a sensor 46.
  • the current angular position of the exhaust camshaft 40 is detected by a sensor 48.
  • the operation of the internal combustion engine 10 is controlled by a control and regulating device 50.
  • This is the input side to the HFM sensor 24, the crankshaft sensor 36 and the camshaft sensors 46 and 48 connected.
  • the control and regulating unit 50 is connected to the injector 18, the throttle valve 22, the ignition system 32 and the actuators 42 and 44 of the camshafts 38 and 40.
  • FIG. 2 the intake camshaft 38 of FIG. 1 and a plunger 52 of the intake valve 14, not shown in FIG. 1, are shown.
  • Fig. 2 comprises a total of five individual representations of the intake camshaft 38 of the different angular positions. For simplicity, only one of the images shown is provided with corresponding reference numerals.
  • the intake camshaft 38 per intake valve 14 is provided with two paired cams 44 and 56.
  • the lift curve of the cam 54 is in Fig. 3 with Hl
  • the lift curve of Cam 56 in Fig. 3 denoted by H2.
  • the lift curve Hl is also referred to as "valve lift curve in the large stroke”
  • the lift curve H2 as "valve lift curve in the small stroke”.
  • the position of the plunger 52, which is caused by the cam 54 is shown in phantom in Fig. 2 by solid lines, that position which is effected by the cam 56.
  • Variable valve timing has the advantage that the requirements for low exhaust emissions and low consumption in all speed ranges can be better met than with non-variable valve timing.
  • An easy way to change the timing of the intake valve 14, is that the plunger 52 is actuated either by the cam 54 or the cam 56 and so the different lifting curves Hl or H2 of Fig. 3 can be realized. However, it must be ensured that when switching from one lift curve to another, the engine torque does not change abruptly due to the changeover.
  • FIG. 4 is a graph 400 illustrating representative timings of engine torque of an internal combustion engine (e.g., internal combustion engine 10 of FIG. 1).
  • the internal combustion engine has four cylinders each having a combustion chamber, each combustion chamber having at least one intake valve which is driven on the basis of a predetermined valve lift curve (e.g., one of the valve lift curves Hl or H2 of Fig. 3).
  • FIG. 4 43 is a curve of the engine torque at a control with a first valve lift curve or a valve lift curve in the large stroke (eg valve lift Hl of Fig. 3). 47 analogously shows a course of the engine torque in a control with a second valve lift curve or a valve lift curve in the small stroke (eg valve lift curve H2 of FIG. 3). It should be noted, however, that the representation of both torque curves 43, 47 in the diagram 400 should contribute only to a better understanding of the invention, since in practical operation, a combustion chamber of an internal combustion engine can only ever be driven according to one of the two valve lift curves and a simultaneous driving according to both Valve lift curves is not possible.
  • the torque curves 43, 47 each represent a resulting engine torque of the internal combustion engine, which is composed of cylinder-individual torque contributions of the individual combustion chambers, if their intake valves are controlled on the basis of the respectively selected valve lift in the large or small stroke.
  • the cylinder-individual moment contributions result from:
  • M ( ⁇ ) M l opt ⁇ rl ( ⁇ ), nmot ⁇ )) * ⁇ ⁇ (i) * ⁇ ⁇ zw (i) * ⁇ ⁇ ZAS (i) * ⁇ ⁇ x (i) (1) with :
  • 45 denotes a predetermined torque setpoint designated as a driver request torque.
  • this driver desired torque 45 is constant and is initially achieved by torque contributions 11, 21, 31, 41, 15 of the combustion chambers during activation with the valve lift curve in the small stroke.
  • the torque contributions 11, 15 are illustratively generated by a first cylinder, the moment contribution 21 by a second cylinder, the moment contribution 31 by a third cylinder, and the moment contribution 41 by a fourth cylinder of the internal combustion engine.
  • FIG. 5 shows a diagram 500 which represents the torque profiles 43, 45, 47 of FIG. 3 and representatively selectable torque contributions 51, 53, 55, 57, 59 for the second cylinder of the internal combustion engine in the current or one or more subsequent ones Ignition cycles after the generation of the torque contribution 15 illustrated by the first cylinder. From these torque contributions, in each case a suitable torque contribution can be selected for the second cylinder and analogously for the other cylinders in the current and / or subsequent ignition cycles such that an essentially torque-neutral valve lift changeover is achieved. There are for each cylinder five different choices for the torque contribution due to driving with two different valve lift curves, i. the Ventilhubkurven in large and small stroke, as explained in detail below.
  • Indicated at 59 is a selectable moment contribution of the second cylinder generated at an injection skip, ie r ⁇ Z ⁇ S in equation (1) is set to zero, thus resulting in a zero moment contribution.
  • With 55 is a selectable moment contribution referred to, which is at a control of the combustion chamber of the second cylinder according to the valve lift curve in the small stroke at optimized Zündwinkel-
  • 57 is a selectable modulus. denotes element contribution, which is generated at a control of the combustion chamber of the second cylinder according to the valve in the small lift at a degraded ignition angle efficiency, ie ⁇ z ⁇ in equation (1) is reduced and thus the moment contribution 57 is reduced in comparison to the torque contribution 55th Indicated at 51 is a selectable torque contribution, which is generated when the combustion chamber of the second cylinder is driven in accordance with the valve lift curve in the large stroke with optimized ignition angle efficiency.
  • r ⁇ zw in equation (1) corresponds to the value that is "usual" during activation with the valve lift curve in the large stroke, so that the torque contribution 51 lies on the torque curve 43.
  • a selectable torque contribution is denoted by 53 when the combustion chamber is activated of the second cylinder according to the valve lift curve in the large stroke is generated at deteriorated ignition angle efficiency, ie, ⁇ z ⁇ in equation (1) is reduced and thus the torque contribution 53 is reduced compared to the moment contribution 51.
  • FIG. 6 shows a diagram 600 which represents the torque profiles 43, 45, 47 with the torque contributions 11, 21, 31, 41, 15 from FIG. 3 and representatively selectable torque contributions 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77 , 78, 79 as well as torque contributions 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 81, 82, 83, 90, 91, 92 selected in a valve lift switching according to the invention.
  • the torque contributions 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 81, 82, 83, 90, 91, 92 of the combustion chambers are individually selected in this way from the torque contribution 41 in subsequent ignition cycles that a deviation of a floating member The value of these torque contributions in the subsequent ignition cycles is minimized by the driver's desired torque 45 until the conclusion of the valve lift changeover.
  • the torque contribution 61 has been selected as a torque contribution of the first cylinder when actuated by the valve lift curve in the small stroke with a deteriorated ignition angle efficiency, as explained above in FIG. 5.
  • the torque contribution 62 has been selected analogously as a torque contribution of the second cylinder when actuated with the valve lift curve in the large stroke with deteriorated Zündwinkel- efficiency.
  • the torque contributions 63, 64 have been selected analogously as torque contributions of the third or fourth cylinder when actuated with the valve lift curve in the small stroke with optimized ignition angle efficiency.
  • the torque contributions 65, 66, 67, 68, 69, 81, 82, 83 have been selected analogously as torque contributions of the cylinders when actuated with the valve lift curve in the large stroke with deteriorated ignition angle efficiency. From the date of
  • 69, 81, 82, 83, 90, 91, 92 are preferably carried out on the basis of a characteristic field.
  • This characteristic field can take into account possible state variables of the internal combustion engine, such. As a voltage applied to the engine load and / or an engine speed of the internal combustion engine.
  • the characteristic field can specify settings with which the suitable torque contributions can be set or selected. These settings may be for a particular moment contribution, e.g. include a required valve lift curve and a required firing angle efficiency.
  • valve lift switching actuator it is also necessary to take into account lead times for actuatable in the valve lift switching actuator.
  • the valve lift switching requires a lead time of 1.0 - 1.5 cycles and the injection blanking, depending on whether it is a direct injection or a port injection, 0.5 - 1.0 cycles. Accordingly, it is necessary to predict all torque contributions for a maximum period of time, ie a predicated fresh air charge must be calculated for the valve lift curve in the large and small stroke and incorporated into the determination of a corresponding characteristic curve.
  • the ignition angle efficiency of the predicted operating point must also be taken into account.
  • the selection of the moment contributions 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 81, 82, 83, 90, 91, 92 respectively includes the determination of a predetermined fresh air charge, each for generating the corresponding moment contribution each active combustion chamber is to be supplied.
  • a delay in the build-up or break-down of the fresh air charge is effected, which can additionally be selectively controlled.
  • the fresh air filling can each be determined as a function of an ignition angle efficiency of the combustion chamber.
  • the determination of a respectively suitable ignition angle takes place in the manner known in the prior art and can be used as so-called "fine tuning", which can also take place when minimizing the predicted torque contributions each subsequent ignition taking into account a respective actual
  • the method of minimizing the deviation of the moving average of the torque contributions from the driver desired torque 45 from a suitable controller e.g., controller 50 of FIG.
  • the latter can execute a suitable computer program which accesses algorithms and characteristic map fields which enable a selection of suitable torque contributions during a valve lift changeover.
  • FIG. 7 shows a diagram 700 which shows the selected torque contributions 61, 62, 63,
  • a dashed line is to be expected in the valve lift according to the invention expected, resulting engine torque 96.
  • 98 is the moving average of the selected torque contributions 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 81, 82, 83, 90, 91, 92 representing the subjectively perceived engine torque by the driver.
  • the deviation of the moving average value 98 from the driver desired torque 45 is minimal, with no jump in the course 98 being detectable over a relatively long period of time, so that the valve lift switch according to the invention takes place substantially torque-neutral.
  • the method according to the invention is also suitable for torque-neutral valve lift switching for a system with a 0-cam, in which a non-opening of a corresponding inlet valve and thus a cylinder deactivation is possible.
  • the valve lift curve in the small stroke is basically replaced by a valve lift curve with O-stroke, ie the control via the 0 cam provides a zero torque.
  • the valve lift is switched off, just consider the controls with the valve lift curve in the large stroke with optimized or deteriorated ignition angle efficiency and an injection suppression.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine (10) mit einer Mehrzahl von Brennräumen (12), wobei die Brennräume (12) im Betrieb der Brennkraftmaschine (10) Momentenbeiträge zum resultierenden Motormoment der Brennkraftmaschine (10) leisten und jedem Brennraum (12) mindestens ein Einlassventil (14) zugeordnet ist, das auf der Basis einer vorgegebenen Ventilhubkurve angesteuert wird, die aus einer Mehrzahl von Ventilhubkurven auswählbar ist, wird bei einer Ventilhubumschaltung von einer ersten Ventilhubkurve zu einer zweiten Ventilhubkurve der Momentenbeitrag jedes Brennraums (12) für einen nachfolgenden Zündzyklus derart ausgewählt, dass eine Abweichung eines gleitenden Mittelwerts der Momentenbeiträge aller Brennräume (12) über mehrere aufeinander folgende Zündzyklen von einem vorgegebenen Momentensollwert minimiert wird.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit variabler Ventilsteuerung
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einer Mehrzahl von Brennräumen, wobei die Brennräume im Betrieb der Brennkraftmaschine Momentenbeiträge zum resultierenden Motormoment der Brennkraft- maschine leisten und jedem Brennraum mindestens ein Einlassventil zugeordnet ist, das auf der Basis einer vorgegebenen Ventilhubkurve angesteuert wird, die aus einer Mehrzahl von Ventilhubkurven auswählbar ist.
In Brennkraftmaschinen werden die Einlassventile üblicherweise mit Nockenwellen be- tätigt, die eine Vielzahl von Nocken aufweisen und mit diesen bei einem bestimmten
„Öffnungswinkel" bzw. einem bestimmten „Schließwinkel" einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ein entsprechendes Einlassventil öffnen oder schließen. Hierbei wird eine sogenannte Ventilhubkurve durch die Form der Nocken vorgegeben, wobei bei Verwendung unterschiedlicher Nockenprofile in einer einzelnen Brennkraftmaschine für diese verschiedene Ventilhubkurven realisiert werden können. Eine derartige
Brennkraftmaschine wird auch als Brennkraftmaschine mit variabler Ventilsteuerung bezeichnet.
Eine Brennkraftmaschine mit variabler Ventilsteuerung ist aus der DE 102 42 115 Al bekannt. Diese umfasst mehrere Zylinder, die jeweils einen Brennraum aufweisen, in den über ein zugeordnetes Einlassventil Kraftstoff eingelassen wird. Das Einlassventil wird über eine Nockenwelle angesteuert, die pro Einlassventil zwei paarweise angeordnete Nocken mit unterschiedlichen Nockenprofilen aufweist, die jeweils eine vorgegebene Ventilhubkurve realisieren. Zur Durchführung einer Ventilhubumschaltung zwi- sehen diesen Ventilhubkurven wird die Nockenwelle axial in ihrer Längsrichtung verschoben, sodass zwischen den Nocken mit unterschiedlichen Nockenprofilen eine mechanische Umschaltung erfolgt und somit auch zwischen den von diesen realisierten Ventilhubkurven.
Aus der DE 102 42 115 Al ist bekannt, dass die Phasenlage der Ventilhubkurven gegenüber dem Kurbelwellenwinkel beeinflusst werden kann, um eine unerwünschte Änderung des Motormoments der Brennkraftmaschine bei einer Ventilhubum- schaltung zu reduzieren. Hierbei wird die Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle derart verdreht, dass eine Phasenverschiebung zwischen diesen beiden auf „spät" erfolgt, um eine ruckfreie Umschaltung zu ermöglichen. Hierzu muss die Brennkraftmaschine derart ausgestaltet sein, dass diese Verdrehung der Nockenwelle möglich wird. Dies verlangt jedoch einen konstruktiven Eingriff in den Aufbau der Brennkraftmaschine, sodass das Verfahren der DE 102 42 115 Al nicht ohne weiteres bei herkömmlichen Brennkraftmaschinen verwendbar ist.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die eine vereinfachte Steuerung einer Brennkraftmaschine mit variabler Ventilsteuerung ermöglichen.
Dieses Problem wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einer Mehrzahl von Brennräumen, wobei die Brennräume im Betrieb der Brenn- kraftmaschine Momentenbeiträge zum resultierenden Motormoment der Brennkraftmaschine leisten. Jedem Brennraum ist mindestens ein Einlassventil zugeordnet, das auf der Basis einer vorgegebenen Ventilhubkurve angesteuert wird, die aus einer Mehrzahl von Ventilhubkurven auswählbar ist. Bei einer Ventilhubumschaltung von einer ersten Ventilhubkurve zu einer zweiten Ventilhubkurve wird der Momenten- beitrag jedes Brennraums für einen nachfolgenden Zündzyklus derart ausgewählt, dass eine Abweichung eines gleitenden Mittelwerts der Momentenbeiträge aller Brennräume über mehrere aufeinander folgende Zündzyklen von einem vorgegebenen Momentensollwert minimiert wird. Die Erfindung ermöglicht somit im Betrieb der Brennkraftmaschine eine im Wesentlichen momentenneutrale Umschaltung von der ersten zur zweiten Ventilhubkurve.
Erfindungsgemäß gibt die erste Ventilhubkurve einen ersten Maximalhub und die zweite Ventilhubkurve einen zweiten Maximalhub vor, wobei der zweite Maximalhub kleiner als der erste Maximalhub ist. Die Ventilhubumschaltung wird bevorzugt für jeden Brennraum separat ausgeführt und erfolgt für mindestens zwei Brennräume in unterschiedlichen Zündzyklen.
Somit wird ermöglicht, den Momentenbeitrag jedes Brennraums individuell auszuwählen, um sicherzustellen, dass sowohl positive als auch negative Abweichungen vom vorgegebenen Momentensollwert in dem gleitenden Mittelwert der Momentenbeiträge aller Brennräume berücksichtigt werden.
Bevorzugt wird jedem Brennraum in jedem Zündzyklus eine vorgegebene Frischluftfüllung zugeführt, die zur Erzeugung eines vorgegebenen Momentenbeitrags durch den Brennraum erforderlich ist. Die vorgegebene Frischluftfüllung kann jeweils in Abhängigkeit von einem Zündwinkel-Wirkungsgrad des Brennraums bestimmt werden.
Somit wird ermöglicht, eine geforderte Genauigkeit der Ventilhubumschaltung zu erzielen und deren Momentenneutralität zu verbessern.
Erfindungsgemäß werden die Momentenbeiträge der Brennräume anhand eines Kennlinienfeldes bestimmt. Das Kennlinienfeld basiert auf möglichen Zustandsgrö- ßen der Brennkraftmaschine, wobei die Zustandsgrößen zumindest Last und/oder Drehzahl der Brennkraftmaschine umfassen. Bevorzugt gibt das Kennlinienfeld Einstellungen vor, mit denen die geeigneten Momentenbeiträge einstellbar sind, wobei die Einstellungen für einen bestimmten Momentenbeitrag zumindest eine er- forderliche Ventilhubkurve und einen erforderlichen Zündwinkel-Wirkungsgrad umfassen.
Die Verwendung des Kennlinienfeldes ermöglicht eine schnelle und einfache Bestimmung der Momentenbeiträge der Brennräume. Das Eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch ein Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einer Mehrzahl von Brennräumen. Die Brennräume leisten im Betrieb der Brennkraftma- schine Momentenbeiträge zum resultierenden Motormoment der Brennkraftmaschine.
Jedem Brennraum ist mindestens ein Einlassventil zugeordnet, das auf der Basis einer vorgegebenen Ventil hubkurve angesteuert wird, die aus einer Mehrzahl von Ventilhubkurven auswählbar ist. Das Computerprogramm wählt bei einer Ventilhubum- schaltung von einer ersten Ventilhubkurve zu einer zweiten Ventilhubkurve den Momentenbeitrag jedes Brennraums für einen nachfolgenden Zündzyklus derart aus, dass eine Abweichung eines gleitenden Mittelwerts der Momentenbeiträge aller Brennräume über mehrere aufeinander folgende Zündzyklen von einem vorgegebenen Momentensollwert minimiert wird.
Das Eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch eine Brennkraftmaschine mit einer Mehrzahl von Brennräumen, wobei die Brennräume im Betrieb der Brennkraftmaschine Momentenbeiträge zum resultierenden Motormoment der Brennkraftmaschine leisten. Jedem Brennraum ist mindestens ein Einlassventil zugeordnet, das auf der Basis einer vorgegebenen Ventilhubkurve angesteuert wird, die aus einer Mehrzahl von Ventilhubkurven auswählbar ist. Bei einer Ventilhubumschaltung von einer ersten Ventilhubkurve zu einer zweiten Ventilhubkurve ist der Momentenbeitrag jedes Brennraums für einen nachfolgenden Zündzyklus auswählbar, um eine Abweichung eines gleitenden Mittelwerts der Momentenbeiträge aller Brennräume über mehrere aufeinander folgende Zündzyklen von einem vorgegebenen Momentensollwert zu minimieren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der bei- liegenden Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit variabler Ventilsteuerung; Fig. 2 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Nockenpaares der Nockenwelle von Fig. 1;
Fig. 3 eine schematische Darstellung von Ventilhubkurven, die mit dem Nockenpaar von Fig. 2 realisierbar sind;
Fig. 4 ein Diagramm, das Momentenbeiträge von Brennräumen einer Brennkraftmaschine bei unterschiedlichen Ventilhubkurven darstellt;
Fig. 5 ein Diagramm, das mögliche Momentenbeiträge in Abhängigkeit verschiedener Stellgrößen illustriert;
Fig. 6 ein Diagramm, das erfindungsgemäß erzeugte Momentenbeiträge bei einer erfindungsgemäßen Ventilhubumschaltung darstellt; und
Fig. 7 ein Diagramm eines gleitenden Mittelwerts der Momentenbeiträge aller Brennräume der Brennkraftmaschine von Fig. 1 über mehrere aufeinander folgender Zündzyklen.
Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine 10 mit mehreren Zylindern, von denen in Fig. 1 nur einer dargestellt ist, der einen Brennraum 12 um- fasst. Diesem wird Verbrennungsluft über ein Einlassventil 14 und ein Ansaugrohr 16 zugeführt. Ein Injektor 18 spritzt Kraftstoff in das Ansaugrohr 16 ein. Der Kraftstoff wird von einem Kraftstoffsystem 20 bereitgestellt. Eine Drosselklappe 22 ermöglicht eine Verengung des Querschnitts des Ansaugrohrs 16. Die Luftmasse, welche vom Ansaugrohr 16 angesaugt wird, wird von einem HFM-Sensor 24 erfasst.
Die Verbrennungsabgase werden aus dem Brennraum 12 über ein Auslassventil 26 in ein Abgasrohr 28 abgeführt. Ein sich im Brennraum 12 befindliches Kraftstoff-Luft- Gemisch wird von einer Zündkerze 30 gezündet, die wiederum von einem Zündsystem 32 angesteuert wird. Ein nicht dargestellter Kolben ist über ein ebenfalls nicht darge- stelltes Pleuel mit einer symbolisch dargestellten Kurbelwelle 34 verbunden. Deren Winkelstellung und Drehzahl wird von einem Sensor 36 abgegriffen.
Das Einlassventil 14 wird von einer Einlassnockenwelle 38 und das Auslassventil 26 von einer Auslassnockenwelle 40 betätigt. Durch Aktoren 42 und 44 können die No- ckenwellen 38 und 40 in noch näher darzustellender Art und Weise verstellt werden.
Die aktuelle Winkelstellung der Einlassnockenwelle 38 wird von einem Sensor 46 er- fasst. Die aktuelle Winkelstellung der Auslassnockenwelle 40 wird von einem Sensor 48 erfasst.
Der Betrieb der Brennkraftmaschine 10 wird von einem Steuer- und Regelgerät 50 gesteuert bzw. geregelt. Dieses ist eingangsseitig mit dem HFM-Sensor 24, dem Kurbelwellensensor 36 und den Nockenwellensensoren 46 und 48 verbunden. Ausgangs- seitig ist das Steuer- und Regelgerät 50 mit dem Injektor 18, der Drosselklappe 22, dem Zündsystem 32 und den Aktoren 42 und 44 der Nockenwellen 38 und 40 verbun- den.
In Fig. 2 ist die Einlassnockenwelle 38 von Fig. 1 und ein in Fig. 1 nicht dargestellter Stößel 52 des Einlassventils 14 dargestellt. Fig. 2 umfasst insgesamt fünf einzelne Darstellungen der Einlassnockenwelle 38 der unterschiedlichen Winkelstellungen. Der Einfachheit halber ist nur eines der dargestellten Bilder mit entsprechenden Bezugszeichen versehen.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass die Einlassnockenwelle 38 pro Einlassventil 14 mit zwei paarweise angeordneten Nocken 44 und 56 ausgestattet ist. Durch eine Verschiebung der Einlassnockenwelle 38 in ihrer Längsrichtung, welche durch einen der Aktoren 42 bewirkt werden kann, arbeitet entweder der Nocken 54 oder der Nocken 56 auf den Stößel 52. Die Hubkurve des Nockens 54 ist in Fig. 3 mit Hl, die Hubkurve des Nockens 56 in Fig. 3 mit H2 bezeichnet. Nachfolgend wird die Hubkurve Hl auch als „Ventilhubkurve im großen Hub" und die Hubkurve H2 auch als „Ventilhubkurve im kleinen Hub" bezeichnet. Die Position des Stößels 52, welche durch den Nocken 54 bewirkt wird, ist in Fig. 2 mit durchgezogenen Linien, jene Position, die durch den Nocken 56 bewirkt wird, strichpunktiert dargestellt.
Man erkennt aus Fig. 3, dass der maximale Hub hmaxl des Stößels 52, welcher durch den Nocken 54 bewirkt wird, etwa doppelt so groß ist wie der maximale Hut hmax2, welcher durch den Nocken 56 bewirkt wird. Man erkennt auch, dass das Einlassventil 14, wenn der Stößel 52 vom Nocken 56 beaufschlagt wird, später öffnet als in jenem Fall, in dem der Stößel 52 vom Nocken 54 beaufschlagt wird, sodass im illustrierten Beispiel variable Ventilsteuerzeiten erzielt werden. Schließlich ist aus Fig. 3 ersichtlich, dass der Schließwinkel des Einlassventils 14 bei beiden Hubkurven Hl und H2 immer gleich ist.
Variable Ventilsteuerzeiten haben den Vorteil, dass die Forderungen nach geringen Abgasemissionen und niedrigem Verbrauch in allen Drehzahlbereichen besser erfüllt werden können als bei nicht variabler Ventilsteuerung. Eine einfache Möglichkeit, die Steuerzeiten des Einlassventils 14 zu verändern, besteht darin, dass der Stößel 52 entweder durch den Nocken 54 oder den Nocken 56 betätigt wird und so die unterschiedlichen Hubkurven Hl bzw. H2 von Fig. 3 realisiert werden können. Dabei muss jedoch darauf geachtet werden, dass beim Umschalten von einer Hubkurve zur anderen sich das Motormoment auf Grund der Umschaltung nicht schlagartig ändert.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm 400, das repräsentative zeitliche Verläufe eines Motormoments einer Brennkraftmaschine (z.B. der Brennkraftmaschine 10 von Fig. 1) darstellt. Hierbei wird beispielhaft davon ausgegangen, dass die Brennkraftmaschine vier Zylinder hat, die jeweils einen Brennraum aufweisen, wobei jeder Brennraum mindestens ein Einlassventil hat, das auf der Basis einer vorgegebenen Ventilhubkurve angesteuert wird (z.B. einer der Ventilhubkurven Hl oder H2 von Fig. 3).
In Fig. 4 ist mit 43 ein Verlauf des Motormoments bei einer Ansteuerung mit einer ersten Ventilhubkurve bzw. einer Ventil hubkurve im großen Hub (z.B. Ventilhubkurve Hl von Fig. 3) dargestellt. Mit 47 ist analog ein Verlauf des Motormoments bei einer Ansteuerung mit einer zweiten Ventilhubkurve bzw. einer Ventilhubkurve im kleinen Hub (z.B. Ventilhubkurve H2 von Fig. 3) dargestellt. Es wird jedoch darauf hingewiesen, das die Darstellung beider Momentenverläufe 43, 47 im Diagramm 400 lediglich zum besseren Verständnis der Erfindung beitragen soll, da im praktischen Betrieb ein Brennraum einer Brennkraftmaschine immer nur gemäß einer der beiden Ventilhubkurven angesteuert werden kann und ein gleichzeitiges Ansteuern gemäß beiden Ventilhubkurven nicht möglich ist. Die Momentenverläufe 43, 47 repräsentieren jeweils ein resultierendes Motormoment der Brennkraftmaschine, das sich aus zylinderindividuellen Momentenbeiträgen der einzelnen Brennräume zusammensetzt, wenn deren Einlassventile auf der Basis der jeweils ausgewählten Ventilhubkurve im großen bzw. kleinen Hub angesteuert werden. Die zylinderindividuellen Momentenbeiträge ergeben sich aus:
M(ϊ) = M l opt{rl(ϊ),nmot{ϊ)) *ηλ (i) *τ\zw (i) *τ\ZAS (i) *τ\x (i) (1) mit:
M I opt(rl, nmot) := optimales inneres Moment, abhängig von Frischluftfüllung rl und Motordrehzahl nmot, ηλ := Lambda- Wirkungsgrad, r\zw := Zündwinkel-Wirkungsgrad, r\ZÄS := Ausblend-Wirkungsgrad (=0 oder =1), und r\x := Wirkungsgrad weiterer beeinflussender Stellgrößen.
Da jeder Momentenbeitrag eines Brennraums durch MI opt(rl, nmot) '\n Gleichung (1) direkt proportional zur jeweiligen, dem Brennraum zugeführten Frischluftfüllung rl ist, repräsentieren die Verläufe 43, 47 somit in Analogie die Verläufe der Frischluftfüllungen rl in den Brennräumen bei den Ansteuerungen mit den Ventilhubkurven im großen bzw. kleinen Hub.
In Fig. 4 ist mit 45 ein als Fahrerwunschmoment bezeichneter, vorgegebener Momentensollwert bezeichnet. Der Einfachheit halber und zwecks Illustration einer Ausführungsform der Erfindung wird angenommen, dass dieses Fahrerwunschmoment 45 konstant ist und zunächst durch Momentenbeiträge 11, 21, 31, 41, 15 der Brennräume bei einer Ansteuerung mit der Ventilhubkurve im kleinen Hub erzielt wird. Hierbei werden die Momentenbeiträge 11, 15 illustrativ von einem ersten Zylinder, der Momentenbeitrag 21 von einem zweiten Zylinder, der Momentenbeitrag 31 von einem dritten Zylinder und der Momentenbeitrag 41 von einem vierten Zylinder der Brennkraftma- schine erzeugt.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich, weicht das durch Ansteuerung mit der Ventilhubkurve im kleinen Hub erzielte, resultierende Motormoment 47 ab dem Momentenbeitrag 41 des ersten Zylinders von dem Fahrerwunschmoment 45 ab. Der Momentenbeitrag 15 ergibt sich für den Fall, dass dennoch weiter auf der Basis der Ventilhubkurve im kleinen Hub angesteuert wird. Dies verdeutlicht, das ab dem Zeitpunkt des Momentenbeitrags 41 eine Ventilhubumschaltung zur Ventilhubkurve im großen Hub erforderlich wird, um den weiteren Betrieb der Brennkraftmaschine mit dem Fahrerwunschmoment 45 zu ermöglichen.
Fig. 5 zeigt ein Diagramm 500, das die Momentenverläufe 43, 45, 47 von Fig. 3 dar- stellt und repräsentativ auswählbare Momentenbeiträge 51, 53, 55, 57, 59 für den zweiten Zylinder der Brennkraftmaschine im aktuellen bzw. einem oder mehreren nachfolgenden Zündzyklen nach der Erzeugung des Momentenbeitrags 15 durch den ersten Zylinder illustriert. Aus diesen Momentenbeiträgen kann für den zweiten Zylinder und analog für die anderen Zylinder im aktuellen und/oder nachfolgenden Zünd- zyklen jeweils ein geeigneter Momentenbeitrag derart ausgewählt werden, dass eine im Wesentlichen momentenneutrale Ventilhubumschaltung erzielt wird. Hierbei bestehen für jeden Zylinder fünf verschiedene Wahlmöglichkeiten für den Momentenbeitrag aufgrund der Ansteuerung mit zwei unterschiedlichen Ventilhubkurven, d.h. den Ventilhubkurven im großen und kleinen Hub, wie nachfolgend im Detail erläutert wird.
Der Einfachheit halber wird nachfolgend nur auf einen nachfolgenden Zündzyklus Bezug genommen. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass dieser Bezug jeweils auch einen Bezug auf den entsprechenden, aktuellen Zündzyklus bzw. mehrere nachfolgende Zündzyklen umfasst.
Mit 59 ist ein auswählbarer Momentenbeitrag des zweiten Zylinders bezeichnet, der bei einer Einspritzausblendung erzeugt wird, d.h. r\ZÄS in Gleichung (1) wird zu Null gesetzt, sodass sich ein Nullmomentenbeitrag ergibt. Mit 55 ist ein auswählbarer Momentenbeitrag bezeichnet, der bei einer Ansteuerung des Brennraums des zweiten Zylinders gemäß der Ventil hubkurve im kleinen Hub bei optimiertem Zündwinkel-
Wirkungsgrad erzeugt wird. In diesem Fall entspricht r\zw in Gleichung (1) dem bei
Ansteuerung mit der Ventilhubkurve im kleinen Hub „üblichen" Wert, sodass der Momentenbeitrag 55 auf dem Momentenverlauf 47 liegt. Mit 57 ist ein auswählbarer Mo- mentenbeitrag bezeichnet, der bei einer Ansteuerung des Brennraums des zweiten Zylinders gemäß der Ventilhubkurve im kleinen Hub bei verschlechtertem Zündwinkel- Wirkungsgrad erzeugt wird, d.h. ηz^ in Gleichung (1) wird verringert und somit wird der Momentenbeitrag 57 im Vergleich zum Momentenbeitrag 55 verringert. Mit 51 ist ein auswählbarer Momentenbeitrag bezeichnet, der bei einer Ansteuerung des Brennraums des zweiten Zylinders gemäß der Ventilhubkurve im großen Hub bei optimiertem Zündwinkel-Wirkungsgrad erzeugt wird. In diesem Fall entspricht r\zw in Gleichung (1) dem bei Ansteuerung mit der Ventilhubkurve im großen Hub „üblichen" Wert, sodass der Momentenbeitrag 51 auf dem Momentenverlauf 43 liegt. Mit 53 ist ein auswählbarer Momentenbeitrag bezeichnet, der bei einer Ansteuerung des Brennraums des zweiten Zylinders gemäß der Ventilhubkurve im großen Hub bei verschlechtertem Zündwinkel-Wirkungsgrad erzeugt wird, d.h. ηz^ in Gleichung (1) wird verringert und somit wird der Momentenbeitrag 53 im Vergleich zum Momentenbeitrag 51 verringert.
Es wird darauf hingewiesen, dass anhand des auswählbaren Momentenbeitrags 53 ersichtlich wird, dass eine Ventilhubumschaltung von der Ventilhubkurve im kleinen Hub zu der Ventilhubkurve im großen Hub bei schlechtest möglichem Zündwinkel- Wirkungsgrad nicht zur Erzielung des Fahrerwunschmoments 45 führt. Dementspre- chend ist eine Momentenkompensation, bei der eine Auswahl der jeweiligen Momentenbeiträge ausschließlich unter Berücksichtigung von Zündwinkel-Wirkungsgrad- Anpassungen erfolgt, nicht ausreichend, um eine momentenneutrale Ventilhubumschaltung zu gewährleisten. Ein Verfahren zur Durchführung einer im Wesentlichen momentenneutralen Ventilhubumschaltung ist in Fig. 6 illustriert.
Fig. 6 zeigt ein Diagramm 600, das die Momentenverläufe 43, 45, 47 mit den Momentenbeiträgen 11, 21, 31, 41, 15 von Fig. 3 darstellt und repräsentativ auswählbare Momentenbeiträge 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79 sowie bei einer erfindungsgemäßen Ventilhubumschaltung ausgewählte Momentenbeiträge 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 81, 82, 83, 90, 91, 92 illustriert. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden hierbei ab dem Momentenbeitrag 41 in nachfolgenden Zündzyklen die Momentenbeiträge 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 81, 82, 83, 90, 91, 92 der Brennräume individuell derart ausgewählt, dass eine Abweichung eines gleitenden Mit- telwerts dieser Momentenbeiträge in den nachfolgenden Zündzyklen bis zum Ab- schluss der Ventilhubumschaltung von dem Fahrerwunschmoment 45 minimiert wird.
Illustrativ ist in Fig. 6 der Momentenbeitrag 61 als Momentenbeitrag des ersten Zylinders bei Ansteuerung mit der Ventilhubkurve im kleinen Hub bei verschlechtertem Zündwinkel-Wirkungsgrad ausgewählt worden, wie oben bei Fig. 5 erläutert. Der Momentenbeitrag 62 ist analog als Momentenbeitrag des zweiten Zylinders bei Ansteuerung mit der Ventilhubkurve im großen Hub bei verschlechtertem Zündwinkel- Wirkungsgrad ausgewählt worden. Die Momentenbeiträge 63, 64 sind analog als Momentenbeiträge des dritten bzw. vierten Zylinders bei Ansteuerung mit der Ventilhubkurve im kleinen Hub bei optimiertem Zündwinkel-Wirkungsgrad ausgewählt worden. Die Momentenbeiträge 65, 66, 67, 68, 69, 81, 82, 83 sind analog als Momentenbeiträge der Zylinder bei Ansteuerung mit der Ventilhubkurve im großen Hub bei ver- schlechtertem Zündwinkel-Wirkungsgrad ausgewählt worden. Ab dem Zeitpunkt der
Auswahl des Momentenbeitrags 90 sind dann alle in Fig. 6 nachfolgenden Momentenbeiträge als Momentenbeiträge der Zylinder bei Ansteuerung mit der Ventilhubkurve im großen Hub bei optimiertem Zündwinkel-Wirkungsgrad ausgewählt worden.
Die Auswahl dieser individuellen Momentenbeiträge 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68,
69, 81, 82, 83, 90, 91, 92 erfolgt bevorzugt anhand eines Kennlinienfeldes. Dieses Kennlinienfeld kann mögliche Zustandsgrößen der Brennkraftmaschine berücksichtigen, wie z. B. eine an der Brennkraftmaschine anliegende Last und/oder eine Motordrehzahl der Brennkraftmaschine. Insbesondere kann das Kennlinienfeld Ein- Stellungen vorgeben, mit denen die geeigneten Momentenbeiträge einstellbar bzw. auswählbar sind. Diese Einstellungen können für einen bestimmten Momentenbeitrag z.B. eine erforderliche Ventilhubkurve und einen erforderlichen Zündwinkel- Wirkungsgrad umfassen.
Bei der Auswahl der Momentenbeiträge 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 81, 82, 83,
90, 91, 92 ist es ebenfalls erforderlich, Vorlaufzeiten für bei der Ventilhubumschaltung zu betätigende Steller zu berücksichtigen. Z.B. benötigt die Ventilhubumschaltung in Abhängigkeit vom in der Brennkraftmaschine verwendeten Verstellmechanismus eine Vorlaufzeit von 1,0 - 1,5 Arbeitsspielen und die Einspritzausblendung, in Abhängigkeit davon, ob es sich um eine Direkteinspritzung oder eine Saugrohreinspritzung handelt, 0,5 - 1,0 Arbeitsspiele. Dementsprechend ist es erforderlich, alle Momentenbeiträge für einen maximalen Zeitraum zu prädizieren, d.h. eine prädizierte Frischluftfüllung muss für die Ventilhubkurve im großen und kleinen Hub berechnet werden und in die Bestimmung einer entsprechenden Kennlinie einfließen. Hierbei ist in Abhängigkeit von einer geforderten Genauigkeit auch der Zündwinkel-Wirkungsgrad vom prädizier- ten Betriebspunkt zu berücksichtigen.
Erfindungsgemäß umfasst die Auswahl der Momentenbeiträge 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 81, 82, 83, 90, 91, 92 jeweils die Bestimmung einer vorgegebenen Frischluftfüllung, die jeweils zur Erzeugung des entsprechenden Momentenbeitrags einem jeweils aktiven Brennraum zuzuführen ist. Hierbei wird zu Beginn der Ventil- hubumschaltung eine Verzögerung des Auf- bzw. Abbaus der Frischluftfüllung bewirkt, der zusätzlich gezielt gesteuert werden kann. Insbesondere kann die Frischluftfül- lung jeweils in Abhängigkeit von einem Zündwinkel-Wirkungsgrad des Brennraums bestimmt werden. Die Bestimmung eines jeweils geeigneten Zündwinkels erfolgt hierbei auf die im Stand der Technik bekannte Art und Weise und kann als so genanntes „Fein-Tuning" Anwendung finden, das auch bei der Minimierung aus den prädizierten Momentenbeiträgen erfolgen kann. In diesem Fall kann der Zündwinkel für eine je- weils nachfolgende Zündung unter Berücksichtigung eines jeweiligen Ist-
Motormoments, das über eine geeignete Motronik verfügbar ist, und einem entsprechenden Zündsollmoment ermittelt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Minimierung der Abweichung des gleitenden Mittelwerts der Momentenbeiträge von dem Fahrerwunschmoment 45 von einer geeigneten Steuerung (z.B. Steuer- und Regelgerät 50 von Fig. 1) ausgeführt. Dieses kann hierzu ein geeignetes Computerprogramm ausführen, das auf Algorithmen und Kennlinienfelder zugreift, die eine Auswahl geeigneter Momentenbeiträge bei einer Ventilhubumschaltung er- möglichen.
Zur Minimierung der Abweichung des gleitenden Mittelwerts wird erfindungsgemäß die Summe S über N aufeinander folgende Momentenbeiträge, die sich gemäß folgender Gleichung ergibt, minimiert: Sk = ∑Mk (i) -M0(i) (2)
:=1 mit M0 (Z) := Fahrerwunschmoment bzw. Momentensollwert 45.
Hierbei können bis zu 5N mögliche Kombinationen bzw. Summenwerte S ermittelt werden, da wie oben stehend bei Fig. 5 erläutert für jeden Brennraum jeweils zwischen fünf unterschiedlichen Momentenbeiträgen gewählt werden kann. Allerdings kann die Anzahl der möglichen Kombinationen erfindungsgemäß reduziert werden, da in der Regel auszuschließen ist, dass während einer Ventilhubumschaltung ein Zylinder mehrfach von einer ersten zu einer zweiten Ventilhubkurve und umgekehrt umge- schaltet wird. Wie aus Fig. 6 beispielhaft ersichtlich, werden diejenigen Zylinder, deren
Ansteuerung von der Ventilhubkurve im kleinen Hub auf die Ventilhubkurve im großen Hub umgeschaltet wurde während der dargestellten Ventilhubumschaltung nicht wieder auf die Ventilhubkurve im kleinen Hub zurück geschaltet.
Fig. 7 zeigt ein Diagramm 700, das die ausgewählten Momentenbeiträge 61, 62, 63,
64, 65, 66, 67, 68, 69, 81, 82, 83, 90, 91, 92 illustriert. Des Weiteren ist strichpunktiert ein bei der erfindungsgemäßen Ventilhubumschaltung zu erwartendes, resultierendes Motormoment 96 dargestellt. Mit 98 ist der gleitende Mittelwert der ausgewählten Momentenbeiträge 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 81, 82, 83, 90, 91, 92 illustriert, der das vom Fahrer subjektiv wahrgenommene Motormoment repräsentiert.
Wie aus Fig. 7 ersichtlich, ist die Abweichung des gleitenden Mittelwerts 98 vom Fahrerwunschmoment 45 minimal, wobei über einen längeren Zeitraum gemittelt kein Sprung im Verlauf 98 erkennbar ist, sodass die Ventilhubumschaltung erfindungsge- maß im Wesentlichen momentenneutral erfolgt.
Es wird darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren ebenso zur mo- mentenneutralen Ventilhubumschaltung für ein System mit einem 0-Nocken geeignet ist, bei dem eine Nicht-Öffnung eines entsprechenden Einlassventils und somit eine Zylinderabschaltung möglich ist. Hierbei wird die Ventilhubkurve im kleinen Hub prinzipiell durch eine Ventil hubkurve mit O-Hub ersetzt, d.h. die Ansteuerung über den 0- Nocken liefert ein Nullmoment. In diesem Fall sind bei der Ventilhubumschaltung Ie- diglich die Ansteuerungen mit der Ventilhubkurve im großen Hub bei optimiertem oder verschlechtertem Zündwinkel-Wirkungsgrad und bei einer Einspritzausblendung zu berücksichtigen.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine (10) mit einer Mehrzahl von Brennräumen (12), wobei die Brennräume (12) im Betrieb der Brennkraftmaschine (10) Momentenbeiträge (11, 21, 31, 41) zum resultierenden Motormoment (47) der Brennkraftmaschine (10) leisten und jedem Brennraum (12) mindestens ein Einlassventil (14) zugeordnet ist, das auf der Basis einer vorgegebenen Ventilhubkurve angesteuert wird, die aus einer Mehrzahl von Ventilhubkurven (Hl, H2) auswählbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Ventilhubumschaltung von einer ersten Ventilhubkurve (Hl) zu einer zweiten Ventilhubkurve (H2) der Mo- mentenbeitrag jedes Brennraums (12) für einen nachfolgenden Zündzyklus derart ausgewählt wird, dass eine Abweichung eines gleitenden Mittelwerts (98) der Momentenbeiträge aller Brennräume (12) über mehrere aufeinander folgende Zündzyklen von einem vorgegebenen Momentensollwert (45) minimiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Ventilhubkurve (Hl) einen ersten Maximalhub (hmaxl) und die zweite Ventilhubkurve (H2) einen zweiten Maximalhub (hmax2) vorgibt, wobei der zweite Maximalhub kleiner als der erste Maximalhub ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilhubumschaltung für jeden Brennraum (12) separat ausgeführt wird und für mindestens zwei Brennräume (12) in unterschiedlichen Zündzyklen erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Brennraum (12) in jedem Zündzyklus eine vorgegebene Frischluftfüllung zugeführt wird, die zur Erzeugung eines vorgegebenen Momentenbeitrags durch den Brennraum (12) erforderlich ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Frischluftfüllung jeweils in Abhängigkeit von einem Zündwinkel-Wirkungsgrad des Brennraums (12) bestimmt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Momentenbeiträge der Brennräume (12) anhand eines Kennlinienfeldes bestimmt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennlinienfeld auf möglichen Zustandsgrößen der Brennkraftmaschine (10) basiert, wobei die
Zustandsgrößen zumindest Last und/oder Drehzahl der Brennkraftmaschine (10) umfassen.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennli- nienfeld Einstellungen vorgibt, mit denen die geeigneten Momentenbeiträge einstellbar sind, wobei die Einstellungen für einen bestimmten Momentenbeitrag zumindest eine erforderliche Ventilhubkurve und einen erforderlichen Zündwinkel- Wirkungsgrad umfassen.
9. Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens zum Betrieb einer Brennkraftmaschine (10) mit einer Mehrzahl von Brennräumen (12), wobei die Brennräume (12) im Betrieb der Brennkraftmaschine (10) Momentenbeiträge (11, 21, 31, 41) zum resultierenden Motormoment der Brennkraftmaschine (10) leisten und jedem Brennraum (12) mindestens ein Einlassventil (14) zugeordnet ist, das auf der Basis einer vorgegebenen Ventilhubkurve angesteuert wird, die aus einer Mehrzahl von Ventilhubkurven (Hl, H2) auswählbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm bei einer Ventilhubumschaltung von einer ersten Ventilhubkurve (Hl) zu einer zweiten Ventilhubkurve (H2) den Momentenbeitrag jedes Brennraums (12) für einen nachfolgenden Zündzyklus derart auswählt, dass eine Abweichung eines gleitenden Mittelwerts (98) der Momentenbeiträge aller Brennräume (12) über mehrere aufeinander folgende Zündzyklen von einem vorgegebenen Momentensollwert (45) minimiert wird.
10. Brennkraftmaschine (10) mit einer Mehrzahl von Brennräumen (12), wobei die Brennräume (12) im Betrieb der Brennkraftmaschine (10) Momentenbeiträge (11, 21, 31, 41) zum resultierenden Motormoment der Brennkraftmaschine (10) leisten und jedem Brennraum (12) mindestens ein Einlassventil (14) zugeordnet ist, das auf der Basis einer vorgegebenen Ventilhubkurve angesteuert wird, die aus einer Mehrzahl von Ventilhubkurven (Hl, H2) auswählbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Ventilhubumschaltung von einer ersten Ventilhubkurve (Hl) zu einer zweiten Ventilhubkurve (H2) der Momentenbeitrag jedes Brennraums (12) für einen nachfolgenden Zündzyklus auswählbar ist, um eine Abweichung eines gleitenden Mittelwerts (98) der Momentenbeiträge aller Brennräume (12) über mehrere aufeinander folgende Zündzyklen von einem vorgegebenen Momentensollwert (45) zu minimieren.
PCT/EP2008/057323 2007-06-26 2008-06-11 Verfahren zum betrieb einer brennkraftmaschine mit variabler ventilsteuerung WO2009000654A1 (de)

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